半机械人是什么及其发展

1、简介
人类和智能机械结合在一起，兼备两者的优点，成为半机器人（Cyborg），这已经是现代科技发展的目标之一。日本科技发明“机器服（robot suit）”——HAL（Hybrid Assistive Limb，混合辅助肢体）终于在2008年10月开始进入量产阶段，制造者是日本Cyberdyne公司，首批产品是下半身型的“HAL福利型”，只面向医疗护理、福利机构，由此“半机械人”将大量步入寻常生活。
半机械人（Cyborg，也做半机器人）是一种“电子控制的有机体”，成为半机械人，已经是现代科技发展的目标之一。
对于半机械人的概念，科学家和普通人的想像存在差距。科学家认为未来的世界将充满半机械人，他们可能穿着外骨骼机械服、仿生手臂或者起搏器和玻璃眼睛。普通人所理解的半机械人更倾向于电影《机械战警》和《终结者》中的机械人，这些科幻情节中的半机械人概念并没有在现实世界中完全实现。
在某种意义上来说，半机器人不是新概念，因为人类在一直在通过工程性产品来改善自身。例如，一个装有木腿的退伍军人，或者一个由于心脏衰竭而装有起搏器的现代病人都可以称为半机器人。
科学家预言，在21世纪，很有可能在人脑中加入人工智能成分，以此来增加它的性能，如更高的记忆，更快的计算速度等等。甚至有可能通过基因工程技术来改变人类的DNA，并且以此来改变人类的外表和行为。人类可能会拥有可以生长、繁殖、分化、可移动、自我装配、自我测试、自我修复等的人工细胞，生物学和技术将融合在一起。

2、原理
神经控制假肢
在2000年后的不到10年时间里，美国国防部高级研究计划署“革命性假肢”计划改造了多款世界上最先进的假肢，比如DEKA公司研制的机械手臂。

心灵控制
利用计算机作为一种中间感应媒介，未来部队之间的远距离交流根本不需要说话。2009年，美国国防部高级研究计划署启动了一项“无声通话”计划。该计划首先利用脑电图扫描器读取大脑信号，然后再对这些信号进行解码，从而建立起一个脑电波字典。
老鼠警犬
由于拥有超级敏感的鼻子和极小的体形，老鼠可能取代警犬，被用来嗅探炸弹和生化威胁以及探寻灾难幸存者。它们的大脑中需要恰当地植入一些电极。
机器人外骨骼
可穿戴的机器人服装将能够帮助部队提高战斗力和忍耐力。美国雷神公司研制的“Raytheon Sarcos”模型拥有爪状手部。美国士兵穿戴这种装备后，他们的力气和忍耐力将比正常情况下提高20倍。
自组装隐形眼镜
由传感器、天线、半导体电路以及发光二极管等部件组成，可以将任何重要的可视数据，如枪支瞄准镜的范围，甚至还有文字信息，立即显示到使用者的眼睛里。
猴子机器人心灵感应
未来，士兵之间可以通过心灵感应进行交流。他们还可以通过一种大脑-计算机交互界面控制武器，而不是通过按钮或板机。实验室人造血液
大量的人造万能血液将能够应用于外伤治疗中，以解决血库不足的问题。在美国国防部高级研究计划署的资助下，美国生物技术公司Arteriocyte公司利用脐带的造血细胞制造出首批人造血液。
大脑植入器
事实上，并不是只有现役部队才使用电子人技术。从伊拉克和阿富汗战场上下来的部队中，有10%到20%的人大脑都曾受过外伤。将来，他们将有可能会接受脑植入手术，以修复他们受损的大脑。
远程控制飞虫
远程控制的甲虫、蜜蜂等正在被计划应用于军事用途。在美国国防部的支持下，一些科学家们正在利用飞蛾进行试验。此前，佐治亚理工学院的科学家已经弄清楚如何使它们活更长时间。
人造皮肤
人造皮肤的敏感度足以探测到蝴蝶的轻微碰触，它们均使用了柔韧、细腻的橡胶、纳米线以及电极等。这种人造皮肤应用于电子人上，可以有两种用途：即超敏感人类假肢，或是机器人手臂等。这种敏感性可以帮助假肢完成一些只有轻微碰触才可完成的任务。

3、实例
编辑
首例成品
世界首个政府承认的半机械人尼尔·哈尔比森
2002年3月14日，英国雷丁大学控制论教授沃里克，在牛津的拉德克利夫医院接受了一次手术。外科医生用了两小时的时间，将一枚边长为3毫米的硅制芯片植入了沃里克左肘的皮肤下，芯片上100个头发丝粗细的电极与他手臂主神经相连，以接收神经冲动信号。他拿自己做实验有一个严肃的目标，那就是帮助因脊髓受伤等原因而瘫痪的病人。他希望能通过对神经信号的研究，最终让这些病人通过远程控制恢复部分自身行动能力。[4]
沃里克说，手术非常成功，除了偶尔有些许刺痛感外没有什么其他不适。25日起，他的试验进入了下一个重要阶段：将体内的芯片与体外的一个信号收发装置相连，由这个装置将收集到的神经信号以无线电波的形式发送给异地的计算机。
沃里克解释说，例如，当他想移动一个手指时，芯片就会接收到神经信号，并把它们传给电脑。然后，电脑再将信号传回他的手臂神经，看是否也能让手指移动。据悉，类似的试验以前只有美国科学家在猫和猴子的身上进行过，用于人体还是首次。按计划，这次试验将进行3个月。在接下来的过程中，研究人员将芯片、信号收发装置和计算机把沃里克的神经系统与他妻子伊雷娜的神经系统相连，看沃里克移动手指所发出的神经信号能否让伊雷娜的手指也动起来。他们甚至打算给沃里克体内芯片安上一个超声波感应器，希望以此让沃里克得到类似蝙蝠的超声波探物能力。

政府承认
英国色盲男子尼尔·哈尔比森是世界上首个政府承认的半机械人，他能利用一个与头部结合的摄像头装置“听颜色”。哈尔比森是一个全色盲，只能看到黑与白的颜色，他脑部安装的这个装置能把颜色转化为不同的音符，通过辨别不同音阶的声音他就能“看到”不同的颜色。上大学二年级的时候，哈尔比森上了一门关于感官延伸的人工智能课程。他说服老师为他制作了一个人工智能感官装置。为了能正确听懂各种颜色，哈尔比森必须记下不同频率的声音所代表的颜色，譬如说红色是最低频的声音。哈尔比森表示，这个装置完全改变了他对艺术的理解，因为在他的世界里，颜色和声音是同样的东西。2004年，哈尔比森得到英国身份管理部门的正式承认，认定该装置是他身体的一部分。

4、发展历史
产业机器人时代始于20世纪70年代，自那时起，日本的机器人开发技术一直处在世界领先地位，今天，这一技术已经达到了世界最高水平。本田技研工业株式会社于1996年开发成功的人型机器人（即双足直立行走机器人）P2机及其后续机阿莫西机器人（2000年），引起了社会对机器人开发的普遍关注。1999年，由索尼公司开发的宠物机器人AIBO进入消费市场，从而在事实上开始形成了一个机器人市场。在2005年举办的爱知万国博览会上，有达70种机器人在会场上登台亮相并进行各种操作。

5、发展前景
所谓的生化电子人技术，不外是生物体机器人技术之一。利用生物体机器人技术开发成功的HAL，是一种可穿在身上的机器人，故被称为机器人服装，它是世界上首创的人机一体型系统[6] 。HAL具有能按照人（即穿着者）的意志而动作的随意制御功能，同时还具有机械性的自律制御功能，它使人的脑神经和筋骨系统与机器人成为一个整体结构，并作为人体的一部分发挥相应的功能。的身体是根据大脑向筋骨系统发出的运动指令而动作的，身体在动作的时候，会有微弱的生物电位信号溢出到皮肤的表面，HAL就是在测得皮肤表面的生物电位信号的同时，通过安在关节部位的动力装置来发挥作用的。也就是说，人（即穿着者）的动作，如站立、坐下、行走、提重物等，都是由HAL所支持的。HAL形成一个外骨骼结构，承载着机械体以及携带物等负荷，因此，穿着者几乎感觉不到重量，还能够提起平时所提不动的重物。
技术的进步扩展了人体功能，然而，人类是否会因技术的进步而舍弃自身进化呢？这是笔者常在深思的一个问题。但我们也可以这样说，以先进的技术来补充人体功能，这正是HAL的开发意图，正例如人类因为有了手机，便具有了随时获取远方信息的能力。人类选择了与技术共生存的道路，试图以另一种形式来实现人类的自身进化。

那么，人类如何与技术共同生存和进化呢？这里，有一个如何建立人类与技术的和谐、互依关系的课题，可以说，HAL的开发就是对这一课题的探讨。
无论技术的利用如何具有人性意识，但如果不能建立人类与技术两者之间的协调关系，很多技术是会遭到人类在心理上或生理上的拒绝和排斥的。科幻小说中出现的生化电子人，也许可称其为是人与机器的结合体，在这个意义上，HAL可以说也是对生化电子人技术的一个挑战，它试图通过人与技术的一体化以及互依共存来扩展人体功能。